Конструкция главной передачи должна обеспечивать:
- необходимое передаточное число;
- высокий коэффициент полезного действия;
- минимальные вертикальные габаритные размеры;
- плавную, бесшумную работу.
Существуют зубчатые и червячные главные передачи. Червячные передачи из-за небольшого КПД получили ограниченное применение. Зубчатые главные передачи бывают одинарные (с одной парой шестерен) и двойные (с двумя парами шестерен). Одинарные главные передачи могут быть с коническим (рис. 14.1, а) или с гипоидным зацеплением (рис. 14.1, б).
Рис. 14.1. Главные передачи: а - одинарная коническая; б - одинарная гипоидная; в - двойная; 1 - ведущая шестерня; 2 - ведомая шестерня; 3 - ведущая цилиндрическая шестерня; 4 - ведомая цилиндрическая шестерня
Преимуществом одинарных главных передач с коническим зацеплением является то, что при работе зубья шестерен перекатываются друг по другу, обеспечивая наименьшее трение и минимальный износ. Однако в этом случае карданная передача размещена высоко, что влечет за собой высокое расположение центра тяжести автомобиля и ухудшение его устойчивости.
У гипоидных главных передач оси ведущего вала и ведущей шестерни смещены вниз относительно центра ведомой шестерни. Благодаря этому центр тяжести автомобиля располагается низко и автомобиль имеет лучшую устойчивость при движении по косогорам и на больших скоростях по закруглениям дорог. Гипоидная передача меньше шумит при работе, так как у нее в зацеплении одновременно находится больше зубьев, чем у передачи с обычными коническими шестернями со спиральными зубьями, и работает более надежно и плавно. Основным недостатком гипоидного зацепления является то, что зубья шестерен не перекатываются друг по другу, а скользят, что увеличивает трение и износ. Для снижения износа применяют специальные сорта масла.
Одинарная главная передача
Одинарная главная передача с гипоидным зацеплением применяется на многих современных легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. На рис. 14.2 показано устройство это!г передачи в составе неразъемного главного моста.
Рис. 14.2. Неразъемный задний мост (средняя часть): 1 - гайка; 2 - фланец ведущей шестерни; 3 - манжета; 4, 6, 11 - подшипники; 5 - кольцо; 7 - регулировочное кольцо; 8 - картер; 9 - ведущая шестерня; 10 - дифференциал; 12 - полуось; 13 - прокладка крышки; 14 - стопорная пластина; 15 - крышка картера; 16 - гайка подшипника дифференциала; 17 - крышка подшипника дифференциала; 18 - пробка маслозаливного отверстия; 19 - ведомая шестерня
Она состоит из ведущей шестерни 9, изготовленной заодно с ведущим валом. Вал вращается в двух роликовых конических подшипниках 4 и 6. Передний конец вала имеет шлицы для установки фланца 2, к которому присоединяется карданная передача. Фланец на валу крепится гайкой 1. Гайка шплинтуется. Ведущая шестерня 9 находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней 19, которая болтами крепится к корпусу дифференциала 10 и вместе с ним вращается в двух конических роликовых подшипниках.
У грузовых автомобилей ЗИЛ-433100 ведущая шестерня установлена в стакане на двух конических роликовых подшипниках и одном цилиндрическом, расположенном в перегородке картера главной передачи. На заводе подшипники ведущей шестерни регулируют с предварительным натягом. Между внутренними кольцами конических подшипников ведущего вала имеется распорная регулировочная втулка, толщину которой подбирают так, чтобы обеспечить требуемый предварительный натяг подшипников. Между фланцем стакана подшипников и картером главной передачи установлены регулировочные прокладки. Подбором их толщины определяют положение ведущей шестерни в осевом направлении.
Так же в двух конических роликовых подшипниках и одном цилиндрическом вращается ведущая шестерня главной передачи автомобиля ГАЗ-3307.
На автомобилях ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111 и других картер главной передачи объединен с картером коробки передач 19 (см. рис. 12.5). Ведущая шестерня главной передачи выполнена заодно с вторичным валом 17 коробки передач и находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней главной передачи, закрепленной болтами на корпусе дифференциала 9. Вращаются они в конических роликовых подшипниках 12. Шестерни главной передачи цилиндрические косозубые.
Двойная главная передача
На грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности устанавливают, как правило, двойные главные передачи. На автомобилях ЗИЛ-431410 могут устанавливаться одинарные главные передачи с гипоидным зацеплением или двойные.
Применение двойных передач обусловлено тем, что приходится передавать значительный крутящий момент, поэтому для уменьшения удельной нагрузки на зубья применяют две пары шестерен — коническую и цилиндрическую.
Ведущая коническая шестерня 11 (рис. 14.3) изготовлена заодно с ведущим валом. Ведущий вал вращается в двух конических роликоподшипниках 6 и 9, установленных в стакане 7, который болтами крепится к картеру заднего моста. Между стаканом 7 и картером моста установлены регулировочные прокладки 10 для регулировки затяжки роликоподшипника 9. Роликоподшипник 6 имеет регулировочные шайбы 8. На переднем конце ведущего вала имеются шлицы для установки фланца 7, к которому присоединяется карданная передача. Фланец на валу крепится коронной гайкой. Гайка шплинтуется.
Рис. 14.3. Ведущий мост автомобиля ЗИЛ-431410: 1 - фланец; 2 - манжета; 5, 15, 18, 32 - крышки; 4 - шайба; 5 - уплотнительная прокладка; 6, 9, 14, 24, 31 - роликоподшипники; 7 - стакан; 8 - регулировочная шайба; 10, 13 - регулировочные прокладки; 11 - коническая шестерня; 12 - коническое колесо; 16 - цилиндрическая шестерня; 17 - картер главной передачи; 19, 29 - опорные шайбы; 20, 23 - правая и левая чашки дифференциала; 21 - цилиндрическое колесо; 22 - полуосевое зубчатое колесо; 25 - регулировочная гайка; 26 - полуось; 27 - картер моста; 28 - сателлит; 30 - крестовина; 33 - распорная втулка
Ведущая коническая шестерня 11 находится в зацеплении с ведомым зубчатым колесом 12. Это колесо заклепками закреплено на фланце промежуточного вала 16, который вращается в двух роликоподшипниках 14 и 31, установленных на валу. Подшипники закрываются крышками 15 и 32, под которыми находятся регулировочные прокладки 13. За счет изменения их толщины регулируется затяжка подшипников.
В средней части промежуточного вала выполнена малая ведущая цилиндрическая шестерня 16, находящаяся в постоянном зацеплении с большим ведомым цилиндрическим колесом 21. Это колесо болтами закреплено между правой 20 и левой 23 чашками дифференциала. Чашки дифференциала вращаются в двух конических роликовых подшипниках 24. Затяжка этих подшипников регулируется гайками 25.
Общее передаточное число двухступенчатых главных передач определяется произведением передаточных чисел конических и цилиндрических пар.
На автомобилях КамАЗ главная передача двухступенчатая с проходным валом. Основными ее частями является картер редуктора, пара спиральных конических зубчатых колес и пара косозубых цилиндрических зубчатых колес.
Разнесенная двойная главная передача
На автомобилях МАЗ, УАЗ и БелАЗ применяются разнесенные двойные главные передачи, у которых центральный редуктор 8 (рис. 14.4) расположен в картере заднего моста. Вторая часть главной передачи — колесная (бортовая) передача 1 — находится внутри ступицы задних колес 2. Соединяются они полуосями 7.
Рис. 14.4. Задний мост: 1 - колесная передача; 2 - ступица заднего колеса; 3 - тормоза задних колес; 4 - стопорный штифт кожуха полуоси; 5 - направляющее кольцо полуоси; 6 - кожух полуоси; 7 - полуось; 8 - центральный редуктор; 9 - спаренный сальник полуоси; 10 - регулировочной рычаг; 11 - разжимной кулак тормозов
Центральный редуктор (рис. 14.5) — одноступенчатая передача — состоит из двух шестерен со спиральными зубьями. Все детали главной передачи смонтированы в картере 21, изготовленном из ковкого чугуна. Положение картера относительно балки моста определяется центрирующим буртиком на привалочном фланце картера редуктора.
Рис. 14.5. Центральный редуктор: 1 - крышка подшипника; 2 - стопор гайки подшипника; 3 - левая гайка подшипника; 4 - шестерня полуоси; 5 - сателлит дифференциала; 6 - крестовина дифференциала; 7 - цилиндрический подшипник ведущей шестерни; 8 - конический подшипник ведущей шестерни; 9 - картер подшипника ведущей шестерни; 10 - распорное кольцо; 11 - регулировочная шайба; 12 - маслоотражатель; 13 - крышка сальника; 14 - фланец; 15 - гайка фланца; 16 - шайба; 17 - сальник; 18 - регулировочная прокладка; 19 - прокладка; 20 - ведущая шестерня; 21 - картер редуктора; 22 - ведомая шестерня; 23 - сухарь; 24 - контргайка; 25 - ограничитель ведомой шестерни; 26, 31 - правая и левая чашки дифференциала; 27 - демонтажный болт картера редуктора; 28 - упорное кольцо втулки; 29 - правая гайка подшипника; 30 - конический подшипник; 32 - стальная шайба; 33 - бронзовая шайба
Малая ведущая коническая шестерня 20 изготовлена заодно с ведущим валом и вращается на трех подшипниках. Два из них — подшипники 8 — роликовые конические. На них установлена передняя часть ведущего вала. Задней опорой ведущего вала является роликовый цилиндрический подшипник 7. Установка вала на трех подшипниках снижает максимальную радиальную нагрузку на подшипники по сравнению с консольным креплением на двух подшипниках. В этом случае регулировка подшипников 8 будет более стабильной, что значительно увеличивает их долговечность. Сами подшипники приближены к зубчатому венцу ведущей шестерни, что уменьшает длину хвостовика и позволяет увеличить расстояние между фланцем главной передачи и фланцем коробки передач. Это способствует лучшему расположению карданного вала, особенно при небольшой базе автомобиля.
Наружные кольца конических роликовых подшипников расположены в картере 9. Между ними установлено распорное кольцо 10 и регулировочная шайба 11, за счет изменения толщины которой можно регулировать необходимый натяг в этих подшипниках.
На передней части ведущего вала нарезаны шлицы для установки фланца 14 карданного вала. Все детали, расположенные на ведущем валу, затянуты коронной гайкой 15. Гайка зашплинтована.
Ведомая коническая шестерня 22 закреплена при помощи заклепок на правой чашке 26 дифференциала. Для предотвращения деформации ведомой шестерни и сохранения правильного контакта в зацеплении конических шестерен в картере главной передачи установлен ограничитель 25 с контргайкой 24. Ограничитель выполнен в виде болта, в торец которого вставлен латунный сухарь. Зацепление конических шестерен регулируется изменением набора регулировочных прокладок 18. Эти прокладки имеют различную толщину и изготовлены из мягкой стали.
Пара конических шестерен при заводской сборке проходит предварительный подбор по контакту и шуму. Поэтому при замене одной шестерни следует заменить и другую. Как запасные детали они поставляются парами.
Картер заднего моста — стальной, литой. Соединение с редуктором является жестким и не нарушается при эксплуатации автомобиля. Картер заднего моста на концах имеет фланцы для крепления суппортов задних колесных тормозов. Внутри картера имеются перегородки для запрессовки кожухов 6 (см. рис. 14.4) полуосей 7.
В перегородках картера после запрессовки кожуха просверливают по два отверстия, проходящих одновременно сквозь картер заднего моста и кожух полуоси. Эти отверстия располагаются в горизонтальной плоскости, и в них вставлены стальные коленные стопорные штифты, приваренные к картеру заднего моста. Стопорные штифты препятствуют проворачиванию кожуха в картере заднего моста. На наружных концах кожухов полуосей нарезаны эвольвентные шлицы для чашек колесной передачи.
Колесная передача
Колесная передача является второй ступенью главной передачи. Она состоит из солнечной шестерни 17 (рис. 14.6) и сателлитов 22 внешнего зацепления с коронной шестерней 27. Коронная шестерня имеет зубчатый венец внутреннего зацепления. Солнечные шестерни устанавливаются на концах полуосей на эвольвентных шлицах. Вторые концы полуосей при помощи шлицов соединяются с полуосевыми шестернями дифференциала. Осевое перемещение солнечной шестерни на шлицах полуоси ограничивается стопорным кольцом 19. Осевое перемещение полуоси в сторону центрального редуктора ограничивается солнечной шестерней, а в обратную сторону — упорным сухарем 20. Сателлиты 22 вращаются на осях 23, закрепленных в разъемном водиле. Водило состоит из внутренней чашки 7 и наружной чашки 15. Чашки водила соединены между собой тремя болтами 11. Оси сателлитов в наружной чашке водила фиксируются стопорными болтами 25.
Рис. 14.6. Колесная передача: 1 - контргайка подшипников ступицы; 2, 19 - стопорные кольца; 3 - гайка подшипника ступицы; 4 - кожух оси; 5 - упор ведущей шестерни; 6 - полуось; 7 - внутренняя чашка водила; 8 - наружный подшипник ступицы; 9 - ступица колес; 10 - гайка; 11 - болт чашек водила; 12 - прокладка; 13 - болт большой крышки и коронной шестерни; 14 - большая крышка; 15 - наружная чашка водила; 16 - уплотнительное кольцо; 17 - солнечная (ведущая) шестерня; 18 - шпилька; 20 - упорный сухарь полуоси; 21 - малая крышка; 22 - сателлит; 23 - ось сателлита; 24 - подшипник сателлита; 25 - стопорный болт оси сателлита; 26 - пробка заливного отверстия; 27 - коронная (ведомая) шестерня
Схема колесной передачи показана на рис. 14.7. Крутящий момент от ведущей конической шестерни главной передачи передается на ведомую шестерню, на корпус дифференциала, через крестовину и сателлиты на полуосевые шестерни, на полуоси 7, а с них на солнечную шестерню 2 колесной передачи. От солнечной шестерни вращение через три сателлита 3 передается коронной шестерне 6 внутреннего зацепления, а с нее — ступице заднего ведущего колеса автомобиля.
Рис. 14.7. Схема колесной передачи (а) и ее детали (б): 1 - полуось; 2 - солнечная шестерня; 3 - сателлиты; 4 - оси сателлитов; 5 - наружная чашка водила; 6 - коронная шестерня; 7 - стопорный болт оси сателлита; 8 - стяжной болт чашки водила; 9 - подшипник сателлита; 10 - внутренняя чашка водила
Недостатком разнесенной главной передачи является повышение относительных скоростей вращения шестерен при повороте, движении по неровным дорогам и буксовании. При этом увеличивается износ трущихся поверхностей, и для их защиты необходимо применять опорные шайбы и втулки. Особое внимание должно уделяться интенсивной смазке деталей дифференциала. Для этой цели на чашки дифференциала привариваются специальные черпаки. При вращении дифференциала черпаки захватывают масло в картере и направляют его к деталям, расположенным внутри чашек. Обильная смазка деталей способствует охлаждению их и уменьшает опасность заедания и износа.